Sterownik HBS86 znakomicie nadaje się do aplikacji wymagających wysokiej wydajności, niezawodności i precyzji, którą możemy osiągnąć tylko za pomocą serwonapędów. System składa się z 2-fazowego silnika krokowego w połączeniu z całkowicie cyfrowym sterownikiem. Posiada on obsługę enkodera, umożliwiającą zamknięcie pętli sprzężenia zwrotnego, tak jak w przypadku serwonapędów. Połączone ze sobą technologie serwa i silnika krokowego dają unikalne możliwości przy stosunkowo niskiej cenie. Największą zaletą układu jest możliwość zastosowania w aplikacjach wymagających dużych prędkości z dokładnym pozycjonowaniem. Szeroki zakres napięć zasilających 24 - 80 VDC, czyni go uniwersalnym i umożliwia adaptację w różny gotowych systemach sterowania.

Nasza firma wykonuje na zamówienie uniwersalne sterowniki numeryczne (USN) na bazie HBS86 i dowolną ilość osi. Sterowniki są kompletne i gotowe do podłączenia, zamknięte w obudowy, posiadają wyłącznik awaryjnego zatrzymania. Każdy sterownik wykonujemy indywidualnie według wymagań klienta. USN-y współpracują z programami generującymi sygnały za pośrednictwem portu LPT np. Mach2/Mach3, KCam, Master5, TurboCNC, Step2CNC i wielu innych.
Możemy również wykonać sterowniki komunikujące się z komputerem za pomocą portu USB, Ethernet lub oparte o sterownik PLC. Zapraszamy do kontaktu z naszym działem sterowania numerycznego cnc@cnc.info.pl, Specjaliści pomogą Państwu dobrać sterowanie odpowiednie do projektowanej maszyny.

Zalety sterownika Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86 Leadshine:

  • konfiguracja sterownika za pomocą komputera, podłączenie kablem RS232,
  • zasilanie do +80 VDC,
  • wyjściowy prąd szczytowy do 8,2 A,
  • optoizolowane sygnały wejściowe,
  • częstotliwość do 200 kHz
  • funkcja automatycznej redukcji prądu podczas postoju silnika,
  • zaawansowana kontrola prądu dla zmniejszenia nagrzewania się silnika,
  • ustawienie prądu wyjściowego sterownika przy pomocy oprogramowania,
  • szerszy zakres pracy- wyższy moment obrotowy przy dużych prędkościach,
  • wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości,
  • duża sztywności układu na postoju,
  • zamknięta pętla sprzężenia zwrotnego eliminuje efekt utraty synchronizacji,
    wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości,
  • bardzo szybka odpowiedź na sygnały sterujące,
  • sterownik zabezpieczony jest przed przekroczeniem prądu, przekroczeniem napięcia zasilania,

Dane techniczne Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86

Parametry elektryczne

ParametrMinimalneTypoweMaksymalneJednostka
Prąd wyjściowy 0 - 8,2 [A] Peak
Zasilanie (DC) 24 48 80 [V] DC
Prąd sygnałów logicznych 7 10 16 [mA]
Częstotliwość impulsów wej. 0 - 200 [kHz]
Rezystancja izolacji 500
 

 
[MΩ]

Parametry eksploatacyjne

Chłodzenie Pasywne lub wymuszony obieg
Środowisko Miejsce Unikać kurzu, oleju i gazów powodujących korozję
Temperatura otoczenia 0°C - 50°C
pracy 70°C Max
składowania -20°C - 65°C
Wilgotność 40% - 90% RH

Parametry mechaniczne

Wymiary [mm] Długość 151
Szerokość 52
Wysokość Bez wtyczek P1 i P2 Z wtyczkami P1 i P2
97 107
Waga [kg] ~ 0,580


Wymiary:
Rysunek z wymiarami serwosterownika Easy Servo ES-D808 HBS86 Leadshine

Budowa (opis złącz) Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86

Piny złącza sygnałów sterujących P1 i alarmowych P1'

Zdjęcie pinów złącza sygnałów sterujących P1 i alarmowych P1' serwosterownika ES-D808 HBS86

OpisWej/wyj
I/O
Funkcja
PUL+ I Sygnał impulsowy: wejście sygnału kroku, działa na każde narastające lub opadające zbocze sygnału sterującego. Ustawianie aktywnego zbocza sygnału możliwe jest za pomocą programu konfiguracyjnego. Dla poprawnego działania szerokość impulsu powinna być większa niż 2,5µs, stan wysoki (H) 4-5V, zaś stan niski (L) 0-0,5V.

 
PUL- I
DIR+ I Sygnał kierunku: sygnał przyjmuje niski lub wysoki poziom, reprezentujące kierunek obrotów silnika. Działa na każde narastające lub opadające zbocze sygnału. Ustawianie aktywnego zbocza sygnału możliwe jest za pomocą programu konfiguracyjnego. Dla poprawnego działania sygnał kierunku powinien być przesłany do sterownika 5µs przed pierwszym impulsem kroku w odwrotnym kierunku.

 
DIR- I
ENA+ I Sygnał zezwolenia: sygnał używany do zezwolenia / zakazu pracy. Ustawianie aktywnego poziomu sygnału możliwe jest za pomocą programu konfiguracyjnego.
ENA- I
Pend+ O Wyjście sygnalizujące poprawne wykonanie operacji. Aktywne kiedy różnica pozycji zadanej i wskazanej przez enkoder równa jest zero. Oparte o układ OC (otwarty kolektor). Prąd płynący przez złącze nie może przekroczyć 20mA.
Pend- O
ALM+ O Sygnał alarmu: wyjście OC, aktywne, gdy zadziała jedno z zabezpieczeń sterownika: przekroczenie maksymalnej wartości napięcia zasilania, przekroczenie znamionowej wartości prądu wyjściowego (zwarcie na wyjściu) lub błąd pozycjonowania. Aktywny poziom sygnału alarmowego konfigurowany jest programowo.
ALM- O

Piny złącza zasilającego P2

Zdjęcie pinów złącza zasilającego P2 serwosterownika ES-D808 HBS86

Nr pinuOpisFunkcja
1 A+ Początek pierwszego uzwojenia silnika
2 A- Koniec pierwszego uzwojenia silnika
3 B+ Początek drugiego uzwojenia silnika
4 B- Koniec drugiego uzwojenia silnika
5 +Vdc Zasilanie DC, od +24 V do +72 V (Silnik w czasie nawrotów oddaje część energii do źródła zasilania, co powoduje wzrost napięcia zasilania i może osiągnąć znamionowe 80V)
6 GND Masa zasilania DC

Piny złącza P3, służącego do komunikacji z enkoderem

Zdjęcie pinów złącza P3, do komunikacji z enkoderem serowsterownika ES-D808 HBS86

Nr pinuOpisWej/wyj
I/O
Funkcja
1 EB+ I Wejście kanału B+ enkodera
2 EB- I Wejście kanału B- enkodera
3 EA+ I Wejście kanału A+ enkodera
4 EA- I Wejście kanału A- enkodera
5 VCC O Zasilanie enkodera +5V, 100mA
6 EGND GND Masa sygnałów

6-bitowy przełącznik DIP

Zdjęcie 6-bitowego przełącznika serwosterownika ES-D808 HBS86

Pierwsze cztery bity służą do manualnego wyboru wartości mikrokroku lub włączenia nastaw z poziomu programu konfiguracyjnego. Piątym mikroprzełącznikiem wybieramy kierunek obrotów silnika. Możemy zmienić zadany ruch na przeciwny. Szósty bit określa nam model podłączonego silnika. Poniżej tabela z możliwymi konfiguracjami DIP-switcha.   

Ilość mikrokroków na obrótSW1SW2SW3SW4
Ustawianie sterownika z poziomu programu konfiguracyjnego (domyślnie 200) ON ON ON ON
800 OFF ON ON ON
1600 ON OFF ON ON
3200 OFF OFF ON ON
6400 ON ON OFF ON
12800 OFF ON OFF ON
25600 ON OFF OFF ON
51200 OFF OFF OFF ON
1000 ON ON ON OFF
2000 OFF ON ON OFF
4000 ON OFF ON OFF
5000 OFF OFF ON OFF
8000 ON ON OFF OFF
10000 OFF ON OFF OFF
20000 ON OFF OFF OFF
40000 OFF OFF OFF OFF
SW5ONOFF
Kierunek
obrotów
Zgodny z ruchem
wskazówek zegara
Przeciwny do ruchu
wskazówek zegara
SW6ONOFF
Silnik 86HS80-EC-1000 86HS-EC40-1000

Diody sygnalizacyjne

Zdjęcie diod sygnalizacyjnych serowsterownika ES-D808 HBS86

Diody sygnalizują stan pracy sterownika. Zielona LED oznacza podanie zasilania i oczekiwanie HBS86 na sygnały kierunku (DIR) i kroku (PUL). Czerwona LED oznacza wystąpienie błędu (awarii). Spowodowane to może być zadziałaniem, któregoś z zabezpieczeń, zbyt dużym napięciem, prądem, zwarciem cewek silnika, błędem w pozycjonowaniu lub uszkodzeniem napędu. Rodzaj błędu odczytujemy z kodu błyskowego poniżej.

Schemat sygnałów diody wysyłanych przez serwosterownik ES-D808 HBS86

Port komunikacyjny

Służy do podłączenia sterownika z komputerem za pomocą kabla RS232. Używany on jest do konfigurowania szczytowej wartości prądu, mikrokroku, aktywnych poziomów sygnałów, aktualnych parametrów pętli.

Zdjęcie portu komunikacyjnego do PC serwosterownika ES-D808 HBS86

Nr pinuNazwaOpis
1 NC Nie podłączony
2 +5V Wyjście zasilania +5V
3 TxD RS232 transmisja danych
4 GND Masa
5 RxD RS232 odbiór danych
6 NC Nie podłączony

Eksploatacja Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86

Kompletny system krokowy powinien zawierać silnik, zasilanie i kontroler (generator impulsów, komputer lub sterownik PLC). 

Eksploatacja serowsterownika easy servo ES-D808 HBS86

Podłączenie sygłów sterujących

W sterowniku HBS86, aby zwiększyć odporność na zakłócenia oraz elastyczność interfejsu, zastosowano wejścia różnicowe. Pojedyncze impulsy z urządzenia sterującego, także są akceptowane. Obwód wejściowy posiada wbudowaną szybką optoizolację podłączoną szeregowo z rezystorem 270Ω ograniczającym prąd diody.
Zalecane jest stosowanie rezystorów podciągających w celu uzyskania większej stromości impulsów sterujących.
Poniższe schematy przedstawiają sposoby podłączenia sygnałów sterujących:

Wspólna anoda

Wspólna anoda serowsterownika ES-D808 HBS86

Wspólna katoda

Wspólna katoda serowsterownika ES-D808 HBS86

A, B, C – optoizolatory wbudowane w sterowniku HBS86,
DA, DB, DC – diody zabezpieczające wbudowane w sterowniku HBS86,
RA, RB, RC – (270Ω) rezystory ograniczające prąd diody wbudowane w sterowniku HBS86,
RP – rezystory podciągające, zalecane, (dla 5V RP=4,7kΩ, dla 12V RP=10kΩ, dla 24V RP=22kΩ),
T1, T2, T3 – tranzystory w kontrolerze, komputerze,
R01, R02, R03 – dodatkowe rezystory ograniczające prąd diody.

Wartości dodatkowych rezystorów ograniczających prąd diody transoptora w zależności od napięcia VCC (sterującego).

 

VCC [V]R0 [kΩ]
5 0
12 1
24 2,2

Aby uniknąć błędów przy sterowaniu sygnały krok (PUL), kierunek (DIR) i zezwolenie (ENA) muszą być zgodne z parametrami z diagramu poniżej. 

Schemat sygnałów sterujących serwosterownika ES-D808 HBS86
Uwaga:

(1) tl - sygnał zezwolenia (ENA) musi być załączony co najmniej 5µs przed sygnałem kierunek (DIR) , nie podłączony zezwala na pracę sterownika;
(2) t2 - sygnał kierunek (DIR) musi być załączony co najmniej 5µs przed sygnałem krok (PUL), aby zapewnić właściwy kierunek;
(3) t3 - szerokość impulsu nie może być mniejsza niż 2,5 µs;
(4) t4 - szerokość niskiego impulsu nie może być mniejsza niż 2,5 µs.

Poniższy schemat przedstawia przykładowy sposób podłączenia sygnału błędu ze sterownika do jednostki sterującej: 
Schemat sposobu podłączenia sygnału błędu ze sterownika ES-D808 HBS86 do jednostki sterującej
RP – rezystor podciągający,
R0 – rezystor ograniczający prąd diody optoizolatora w kontrolerze.

Podłączenie silników do Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86

Sterownik HBS86 przystosowany został do współpracy z dwufazowym silnikiem krokowym o standardowych wyprowadzeniach A+, A-, B+, B-. Odnajdujemy poszczególne fazy i zgodnie z oznaczeniami na złączu P2 napędu podłączamy je do złącz śrubowych.

Kolor przewoduOznaczenieOpis
Czarny A+ Początek uzwojenia pierwszej fazy silnika
Czerwony A- Koniec uzwojenia pierwszej fazy silnika
Żółty B+ Początek uzwojenia drugiej fazy silnika
Niebieski B- Koniec uzwojenia drugiej fazy silnika

Sterownik może współpracować z następującymi silnikami z wbudowanymi enkoderami:


 
86HS40-EC-100086HS80-EC-1000
Obrót/krok [°] 1,8 1,8
Moment trzymający [Nm] 4 8
Prąd na fazę [A] 5,5 6
Rezystancja uzwojenia [Ω] 0,46 0,44
Indukcyjność uzwojenia [mH] 4 3,73
Bezwładność wirnika [g.cm²] 1500 2580
Waga [kg] 1,5 3,8
Enkoder [imp/obr] 1000 1000

Podłączenie enkodera do Serwosterownik Easy Servo ES-D808 HBS86.

Do instalacji okablowania enkodera służy złącze P3 sterownika HBS86. Opis złącza zamieszczony został w rozdziale 4. Budowa sterownika. Poniżej tabela z kolorami przewodów przewodów kabla enkoderowego.

KolorFunkcjaKolorFunkcja
Czerwony VCC Zielony EB-
Biały GND Czarny EA+
Żółty EB+ Niebieski EA-

Specyfikacja mechaniczna silnika 86HS40-EC-1000

Rysunek techniczny silnika 86HS40-EC-1000

Specyfikacja mechaniczna silnika 86HS80-EC-1000

Rysunek techniczny 86HS80-EC-1000

Podłączenie systemu (pojedyncza oś). 

Schemat podłączenia systemu do serwosterownika HBS86
Przy podłączaniu przewodów należy zachować ostrożność i wykonać to ze szczególną starannością. Złe kontakty mogą skutkować niepoprawną pracą silników, zakłóceniami lub w gorszym przypadku wystąpieniem zwarcia. W celu zmniejszenia zakłóceń motory z szafą należy łączyć kablami ekranowanymi, które to należy odpowiednio uziemić.

Przewód zasilający serowsterownik ES-D808 HBS86

Podłączenie i dobór zasilania

Aby sterownik pracował prawidłowo, z optymalną wydajnością, ważny jest prawidłowy dobór zasilania. Napęd może pracować w zakresie napięć od 20VDC do 50VDC uwzględniając „pływanie napięcia” zasilania i napięcie EMF (generowane przez cewki silnika podczas nawrotów). Sugeruje się użycie źródeł zasilania z napięciem wyjściowym nie większym niż +45V, pozostawiając zapas na skoki zasilania i powrót EMF. Przy niższych napięciach zasilania od 20V sterownik może działać niepoprawnie.
Źródło zasilania może mieć niższy prąd niż znamionowy silnika (zazwyczaj 50% ~ 70% prądu silnika). Wynika to z tego, że sterownik pobiera prąd z kondensatora zasilacza tylko w czasie gdy cykl PWM jest w stanie ON, a nie pobiera, gdy cykl jest w stanie OFF. Tak więc średni pobór prądu ze źródła zasilania jest znacznie niższy niż prąd silnika. Na przykład dwa silniki 3A mogą być bez problemu zasilane ze źródła o prądzie 4,5A.
Zasilanie kilku sterowników z jednego źródła zasilania jest dozwolone pod warunkiem, że źródło to posiada odpowiednią wydajność prądową. Poniżej zamieszczono wzór na obliczenie wydajności prądowej źródła.

(Ilość silników * prąd znamionowy silnika) * 70% = prąd znamionowy źródła

Dorze jest dodać jakiś zapas mocy, czyli plus 5 - 10% wartości, która nam wyszła powyżej.

Obliczenie dla przykładu z tekstu powyżej:
(2 * 3A) * 70% = 4,2 A
4,2 A * 1,1 = 4,62 A

Aby uniknąć zakłóceń nie należy łączyć szeregowo sterowników do zasilacza. Każdy sterownik powinien być podłączony osobnymi przewodami (równoległe podłączenie).

Wyższe napięcie zasilania pozwoli na osiągnięcie wyższej prędkości obrotowej kosztem większych zakłóceń i grzania się silnika. Jeżeli nie jest wymagana wysoka prędkość należy użyć niższego napięcia. Pozwoli to na zwiększenie niezawodności i żywotności układu.

UWAGA!!!

Nigdy nie należy odwracać polaryzacji zasilania, ponieważ uszkodzi to sterownik!!!

Sugerowany układ zasilacza niestabilizowanego do zasilania sterowników silników krokowych.
Konfiguracja napędu


Po podłączeniu sterowania, silnika zasilania i przed uruchomieniem całego systemu należy poprawnie skonfigurować stopnie końcowe. Wybór wartości prądu podawanego na motory, podział kroku i pozostałe funkcje napędu ustawia się z poziomu programu komputerowego specjalnie przygotowanego do strojenia układów serii HBS.

Program konfiguracyjny

Program ProTuner do konfiguracji sterowników HBS dostępny jest nieodpłatnie.
Aby go pobrać kliknij tutaj.

Widok programu ProTuner

Okno programu ProTuner

Menu i paski narzędzi

W górnej części obszaru roboczego znajduje się Menu. Klikając na zakładki wchodzimy w poszczególne narzędzia. Najczęściej używane posiadają skróty klawiszowe umieszczone w pasku poniżej.

MenuNarzędzieSkrótFunkcja
System-> Coonect to Drive Ikona funkcji Connect to Drive programu ProTuner Połączenie komputera ze sterownikiem. Wybór portu komunikacyjnego.
Parameters Ikona funkcji Parameters programu ProTuner Odczyt / zapis parametrów między sterownikiem, a programem. Możliwość zapisania lub odczytu danych z pliku.
Drive-> Inputs / Outputs - Ustawianie aktywnych poziomów (zboczy) sygnałów wejściowych i wyjściowych.
Motor Setting - Ustawianie podziału kroku sterownika, pozycji limitu i rozdzielczości enkodera.
Current Loop / Self-test Ikona funkcji current loop i self test programu ProTuner

Dostrajanie parametrów pętli prądowej i pozycjonowania. Wykonywanie testów napędu.

 
MenuNarzędzieSkrótFunkcja
Tool-> Error Ikona funkcji Error programu ProTuner Sprawdzanie zarejestrowanych błędów napędu.

 

 
Ikona zapisu parametrów programu ProTuner Zapis parametrów (zmian) w pamięci sterownika.


Korzystanie z oprogramowania

Połączenie komputera z Serwosterownikiem Easy Servo ES-D808 HBS86 

Okienko wyboru portu programu ProTunerOkienko wyboru portu programu ProTuner

Po każdym uruchomieniu programu ProTuner ukazuje się okno połączenia. Można wywołać je również za pośrednictwem Menu System->Connect to Drive. Wybieramy numer portu komunikacyjnego i klikamy Open (otwórz). Program będzie próbował połączyć się ze sterownikiem. Może potrwać to jakąś chwilę.

Przed podłączeniem sterownika upewnij się, że:
1) kabel RS232 został podłączony do napędu i portu szeregowego komputera, 

2) napęd został zasilony i świeci się zielona doda LED,

Do zmiany parametrów napędu silnika nie musimy podłączać. Jeśli jednak chcemy dostroić układ, podłączenie silnika jest niezbędne. 

Uwaga!!!
Kiedy sterownik jest zasilany, nie należy podłączać / odłączać kabla szeregowego. Przerwanie obwodu może spowodować uszkodzenie sterownika i/lub komputera.

Parametry pracy sterownika

Aby otworzyć okno parametrów pracy (nastaw) sterownika klikamy menu System-> Parameters. Możliwe operacje do wykonania w wyżej wymienionym oknie:

Read RAM: odczyt parametrów napędu zapisanych w wewnętrznej pamięci RAM sterownika;
Write RAM: zapis parametrów napędu w wewnętrznej pamięci RAM sterownika;
Open File: otwieranie pliku konfiguracyjnego określonej lokalizacji, przywracanie parametrów programu konfiguracyjnego ProTuner;
Save File: Zapis parametrów w pliku konfiguracyjnym w określonej lokalizacji, nośniku;
Download: parametry napędu w pamięci nieulotnej sterownika;
Reset: przywracanie ustawień fabrycznych napędu.
Okno ustawień programu ProTuner
Odczyt z pamięci RAM

Po zmianie parametru program ProTuner przechowuje go w wewnętrznej pamięci RAM (Random Access Memory). Jeśli chcemy sprawdzić obecnie przechowywane nastawy klikamy przycisk Read RAM. Wszystkie parametry pojawią się w oknie. Aby zmienić wartość któregoś z nich klikamy dwukrotnie w kolumnie Value. Wykonujemy korektę. Program zapisze dane do RAM po przejściu na inne pole kreatora.


Tabela z opisami Parametrów Konfiguracyjnych

ParametrFunkcjaZakres zmian
Current Loop Kp 
(Proportional Gain)
Wzmocnienie pętli prądowej Kp określa prędkość reakcji sterownika na zadane wymuszenie (sygnał sterujący). Niska wartość tego parametru zapewnia stabilność systemu (brak oscylacji). Układ działa płynnie, niestety czas reakcji na polecenia jest dość długi. Zbyt duża wartość Proportional Gain powoduje drgania i niestabilność systemu. 1 - 65535
Current Loop Ki
(Integral Gain)
Parametr Ki pętli prądowej pozwala na zmniejszenie błędów w sterowaniu. Całkowanie pomaga sterownikowi likwidować aktualne błędy statyczne. Jeśli wartość jest zbyt duża, system może oscylować w zadanej pozycji. 1 - 65535
Micro Step 
Resolution
Podział kroku (mikrokrok). 200 - 65535
Encoder Resolution Rozdzielczość enkodera (uwzględniające zbocza narastające jak i opadające każdego z kanałów enkodera- 4 x rzeczywista rozdzielczość). 200 - 10000
Position Following
Limit
Maksymalna wartość różnicy między pozycją zadaną, a zmierzoną. Kiedy błąd przekroczy zadaną nastawę, zostanie włączony alarm (czerwona dioda LED i wyjście ALM). 0 - 65535
Position Loop Kp 
(Proportional Gain)
Wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego pozycjonowania określa odpowiedź układu na błędy położenia. Niska wartość zapewnia brak drgań systemu, niestety sztywność układu jest niska i prowadzi do dużych błędów w pozycjonowaniu pod obciążeniem. Zbyt duża wartości wzmocnienia powoduje drgania i niestabilność systemu. 0 - 32767
Position Loop Ki 
(Integral Gain)
Parametr Ki pętli sprzężenia zwrotnego pozycjonowania pozwala na zmniejszenie błędów w sterowaniu. Całkowanie pomaga sterownikowi likwidować aktualne błędy statyczne. Jeśli wartość jest zbyt duża, system może oscylować w zadanej pozycji lub przy niskich prędkościach. 0 - 32767
Position Loop Kd 
(Derivative Gain)
Parametr Kd pętli sprzężenia zwrotnego pozycjonowania pozwala na określenie odpowiedzi układu na skokową zmianę położenia. Niska wartość daje bardzo małe tłumienie, które może powodować błędy przy skokowej zmianie pozycji. Duże wartości powodują wolniejszą odpowiedź skokową, ale pozwalają na użycie wyższej wartości wzmocnienia Kp bez oscylacji systemu. 0 - 32767
Position Loop Kvff 
(Feed-forward Gain)
Przyspiesza reakcję systemu na zmianę pozycji.



 
0 - 32767
ParametrFunkcjaZakres zmian
Holding Current Prąd silnika na postoju gdy do sterownika nie są dostarczane sygnały sterujące (wyrażone w % ustawionego prądu znamionowego). 0%-100%
Open-loop Current Kiedy napęd pracuje w trybie otwartej pętli. 0%-100%
Close-loop Current Kiedy napęd pracuje w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. 0%-100%
Anti-interference 
Time
Można pominąć. 0-1000 ms
Command Type Można pominąć. -
Pulse Width Można pominąć. -


Open file (otwieranie pliku)
Jeśli chcemy załadować dane z dysku komputera lub nośnika zewnętrznego klikamy przycisk Open File w oknie Parameters. Następnie wskazujemy lokalizację pliku konfiguracyjnego.

Save File (zapisywanie pliku )
Aby zapisać plik konfiguracyjny na dysku komputera lub innym nośniku klikamy przycisk Save File w oknie Parameters. Następnie wskazujemy lokalizację gdzie ma być zapisany plik i potwierdzamy to.

Download (pobieranie)
Aby pobrać dane konfiguracyjne z nieulotnej pamięci sterownika klikamy przycisk Download w oknie Parameters.

Inputs/Outputs Window (okno konfiguracji sygnałów wejściowych i wyjściowych)
W menu Drive w zakładce Inputs/Outputs możemy ustawić aktywne zbocze impulsów sterujących, tryb pracy sterownika, działanie wyjścia sygnalizującego błąd oraz charakterystykę sygnału kierunku.

Okno konfiguracji sygnałów wejściowych i wyjściowych programu ProTuner

ParametrFunkcjaMożliwe zmiany
Active Edge W tym polu wybieramy aktywne zbocze impulsu sterującego. Do wyboru mamy dwie opcje na jakie ma reagować sterownik na sygnał kroku- zbocze narastające lub opadające. Rising 
/Following
Pulse Mode Istnieje możliwość ustawienia sterownika w tryb sterowania krok/kierunek PUL/DIR lub dwa impulsy (ruch zgodny ze wskazówkami zegara lub przeciwny) CW/CCW. PUL/DIR 
CW/CCW
Fault Output Zakładka służy do wyboru aktywnego stanu na wyjściu błędu- awarii (ALM). Active High oznacza wysoką, zaś Active Low niską impedancję wyjściową ALM przy zarejestrowaniu któregoś z zabezpieczeń sterownika. Active Low 
/Active High
Direction Zmiana kierunku ruchu silnika. Funkcja dostępna tylko w trybie pracy krok/kierunek. Należy pamiętać o tym, iż kierunek obrotów zależny jest również od podłączenia faz silnika. Positive
/Negativ


Motor Setting Window (okno ustawień silnika)

Aby sprawdzić lub zmienić ustawienia dotyczące silnika należy udać się do menu Drive->, a następnie do zakładki Motor Setting. W oknie tym możemy ustawić podział kroku, limit błędu pozycjonowania i rozdzielczość enkodera silnika.

Okno ustawień silnika programu ProTuner

Self-test/Current Loop Tuning Window (okno dostrajania parametrów pętli prądowej)

Aby uruchomić okno należy w menu Drive-> kliknąć przycisk Self-test/Tuning Loop. W widocznych polach można regulować bieżące parametry pętli prądowej (K, Ki). Po wykonanych zmianach możemy przeprowadzić test dla wykonanych zmian w gotowej aplikacji (silnik zamontowany w układzie docelowym).

Okno dostrajania parametrów pętli prądowej w programie ProTuner

Self-test Tab (okno testowania napędu)

W oknie tym możemy przeprowadzić test napędu bez użycia zewnętrznego generatora lub kontrolera. Aby to uczynić należy w pierwszej kolejności skonfigurować prędkość, przyspieszenie, zadać dystans, odstęp między kolejnymi ruchami i ilość powtórzeń. Można teraz uruchomić proces: przycisk Start.

Okno testowania napędu w programie ProTuner

ParametrFunkcjaZakres zmian
Velocity Zadana prędkość testowa jaką osiągnie silnik. 1– 65535 [obr/s]
Accel Przyspieszanie silnika podczas testu. 1 – 65536 [obr/s²]
Distance Zadany dystans, który ma przebyć silnik w czasie testu. 1 – 65536 [obr]
Interval Czas przerwy między kolejnymi ruchami. 1 – 65535 [ms]
Repeat Times Ilość powtórzeń ruchów silnika. 1– 65535
Direction Zmiana kierunku obrotów. Positive/ Negative
Mode Tryb ruchu silnika. Wybór między obrotami w jednym kierunku lub w obu kierunkach. -
Start Rozpoczyna test napędu. -
Stop Zatrzymuje test. -


Current Loop Tuning Window (okno konfiguracji parametrów pętli prądowej)

Aby uruchomić konfiguratora pętli klikamy zakładkę Current Tuning Loop. W wyświetlonych polach możemy ustawić poszczególne wartości parametrów Kp, Ki i prąd, który popłynie przez uzwojenia silnika podczas testu.

Okno konfiguracji parametrów pętli prądowej w programie ProTuner

ParametrFunkcjaZakres zmian
Test Value Amplituda prądu dla odpowiedzi skokowej. Wartość nie może przekroczyć maksymalnego prądu sterownika. 0,5-2A
Start Po zadaniu parametrów Kp i Ki wciskamy ten przycisk, aby zainicjować test układu. Wygenerowane zostaną dwie krzywe - docelowa (czerwona) i rzeczywista (zielona). -


Position Loop Tuning Window (okno konfiguracji parametrów pętli pozycjonowania)

Aby uruchomić konfiguratora pętli klikamy zakładkę Position Tuning Loop. W wyświetlonych polach możemy ustawić poszczególne parametry Kp, Ki, Kd, Kvff i procentowo wartości prądu w różnych konfiguracjach. Kiedy chcemy dokonać korekty klikamy dwukrotnie na pole Value danego parametru.

Okno konfiguracji parametrów pętli pozycjonowania programu ProTuner

Check Errors (sprawdzanie błędów sterownika)

Jeżeli chcemy sprawdzić aktywny błąd sterownika klikamy menu Tool-> następnie Error. Typy alarmów opisano w tabeli poniżej.

BłądOpis
Over Current Error Błąd występuje kiedy prąd płynący przez cewki silnika przekroczy wartość znamionową napędu.
Over Voltage Error Błąd występuje kiedy napięcie zasilania przekraczy wartość znamionową sterownika.
Position Following Error Błąd występuje kiedy zostanie przekroczona maksymalna wartość różnicy między pozycją zadaną, a zmierzoną określoną w parametrze Position Error Limit.

Okno błędu w programie ProTuner

Configuring the Drive (konfigurowanie napędu) 

W większości zastosowań napędu HBS konfiguracja napędu ogranicza się do minimum. Ustawiamy parametry wejść i wyjść, prąd silnika, podział kroku, rozdzielczość enkodera i limit błędu pozycjonowania. Chcąc jednak sprostać, niektórym aplikacjom, program ProTuner umożliwia dostrojenie parametrów pętli prądowej jak i pętli pozycjonowania napędu.

Uwaga!!!
Przy konfiguracji napędu silnik musi być podłączony do sterownika.

Ustawianie Wejść i wyjść sterownika HBS86

Konfigurację napędu najlepiej rozpocząć od ustawienia sposobu sterownia i komunikacji z zewnętrznymi urządzeniami (komputer, sterownik PLC, itp.) Aby tego dokonać korzystamy z wcześniej opisanego okna Inputs/Outputs.


Ustawianie parametrów silnika

Kolejnym krokiem jest poinformowanie sterownika o rozdzielczości enkodera umieszczonego na osi silnika, limicie błędu i podziale kroku. Zadane wartości wpisujemy w polach wcześniej opisanego okna Motor Setting.
Ustawienie mirokroku na wyższą wartość sprawia, iż ruch silnika jest płynniejszy. Niższa wartość umożliwia zwiększenie prędkości przy mniejszych częstotliwościach sygnału kroku. Jeśli aplikacja wymaga precyzji limit błędu (Position Error Limit) powinien być jak najmniejszy. Wartość Encoder Resolution to rzeczywista rozdzielczość enkodera pomnożona przez cztery. Jeżeli posiadamy enkoder o rozdzielczości 1000 impulsów na obrót, mnożymy to razy 4 i otrzymujmy wartość 4000.
Dostrajanie parametrów pętli prądowej
Następnym krokiem umożliwiającym precyzyjne zestrojenie napędu z zastosowanym silnikiem jest ustawienie parametrów pętli prądowej. Aby wykonać powyższy proces należy skorzystać w wcześniej opisanego okna Self-test/Current Loop Tuning.
Poniżej przedstawiono procedurę dostrajania sterownika HBS86 do silnika 57HS3S09-EC-1000 przy napięciu zasilania 24VDC.
Krok 1: Ustawiamy amplitudę prądu testowego na 1A. Rozpoczynamy strojenie od małych wartości.. Kp = 200, Ki = 1 
Krok 2: Klikamy przycisk Start. Rozpoczyna się proces badania odpowiedzi skokowej układu na wprowadzone wymuszenie. Generowana krzywa (czerwona) bardzo powoli wzrasta do zadanej wartości. Oznacza to, że wartość wzmocnienia Kp musi być wyższa.

Okno badania odpowiedzi skokowej w programie ProTuner
Wprowadzamy zmiany: Kp = 400, uruchamiamy ponownie proces.

Dostrajanie silników krokowych w programie ProTuner
Krok 3: Nadal zwiększamy parametr Kp. Wpisujemy wartość 500. Klikamy przycisk Start. Obserwujemy czas narastania sygnału odpowiedzi (czerwona krzywa). 
Dostrajanie silników, zwiększanie parametru Kp w programie ProTuner
Krok 4: Sprawdzamy odpowiedzi (wykresy) przy różnych ustawieniach Kp = 600, 700 aż do zaobserwowania zjawiska przeregulowania Over-shoot (widoczne na jednym z kolejnych screen'ów). Oznacz to, że należy zaprzestać zwiększania wartości wzmocnienia. Gdy zaobserwujemy wyżej wspomniany przypadek należy sukcesywnie zmniejszać Kp(skoki np. ca 10), aż do moment, gdy rzeczywista krzywa wartości docelowej. 
Sprawdzanie odpowiedzi, wykresów różnych ustawień programu ProTuner
over-shoot, przesterowanie, okno programu ProTuner
Obniżanie parametru Kp w programie ProTuner.
Krok 5: Znaleźliśmy minimalną wartość Kp = 630. Następnym krokiem jest ustawienie parametru Ki pętli prądowej pozwalającego na zmniejszenie błędów w sterowaniu. Całkowanie pomaga sterownikowi likwidować aktualne błędy statyczne. Uwaga! Jeśli wartość jest zbyt duża, system może oscylować w zadanej pozycji. Przed rozpoczęciem procesu należy powiększyć przebieg odpowiedzi skokowej. Procedura dostrajania jest identyczna z opisaną powyżej. 
Ustawianie parametru Ki pętli prądowej w programie ProTuner
Zerowanie parametru Ki w programie ProTuner
Zwiększanie parametru Ki do 100 w programie ProTuner
Zwiększanie parametru Ki do 200 w programie ProTuner.
Krok 6: Po wyżej wymienionych czynnościach uzyskaliśmy optymalne wartości parametrów pętli prądowej. Obecnie przechowywane są w pamięci RAM sterownika. Aby były one na stałe wprowadzone do nieulotnej pamięci napędu należy zapisać dane. W tym celu klikamy ikonkę pokazaną poniżej. 

Ikony menu programu ProTuner, zapis parametrów.

Dostrajanie parametrów pętli pozycjonowania

Ostatnim krokiem, który możemy skonfigurować jest ustalenie parametrów pętli pozycjonowania. Pozwala to na zmniejszenie hałasu wydobywającego się z silnika , uzyskanie większych prędkości, a co za tym idzie dostosowanie do każdej aplikacji. Aby wykonać powyższy proces należy skorzystać w wcześniej opisanego okna Self-test/Current Loop Tuning i zakładki Position Loop Tuning.

Dostrajanie parametrów pętli pozycjonowania w programie ProTuner

Sugestie przy ostawieniach pętli pozycjonowania

OczekiwaniaKonfiguracja
Szybsza reakcja na polecenia
Wyższa prędkość
Wysoki moment obrotowy
Płynniejszy ruch
Zwiększyć parametry Kp, KD, Kvff, Open-Loop Current i Close-loop Current.

 
Niższy poziom hałasu silnika
Zmniejszenie ogrzewania się silnika
Zmniejszyć parametry Kp, KD, Kvff, Open-Loop Current i Close-loop Current.

Diody sygnalizacyjne

Pracę sterownika sygnalizują dwie diody LED umieszczone przy złączu sygnałów sterujących (zielona - poprawna praca, czerwona - błąd). Po podaniu napięcia zasilania dioda zielona świeci się ciągle. Aby zwiększyć niezawodność HBS86 posiada wbudowane następujące funkcje ochronne:
a) ochrona przed przekroczeniem napięcia
Kiedy napięcie zasilania przekroczy +50VDC, ochrona aktywuje się i dioda czerwona zacznie migać (opis częstotliwości migania podany został w rozdziale 4. Budowa sterownika). Jeżeli napięcie zasilania będzie niższe niż +20VDC, sterownik nie będzie pracował poprawnie.
b) ochrona przed przekroczeniem prądu
Ochrona zostanie aktywowana, gdy zostanie przekroczony prąd który może uszkodzić sterownik. (dioda czerwona - opis częstotliwości migania podany został w rozdziale 4. Budowa sterownika).
c) przekroczenie limitu błędu
Alarm zostanie aktywowany, gdy różnica między pozycją zadaną, a zmierzoną przekroczy limit błędu ustalony parametrem Position Error Limit (dioda czerwona - opis częstotliwości migania podany został w rozdziale 4. Budowa sterownika).

Podłączenie Serwosterownika Easy Servo ES-D808 HBS86 do płyty głównej SSK-MB2

Sterownik HBS może być sterowany za pośrednictwem programu Mach 3, bądź innego pracującego na sygnałach kroku i kierunku. Do podłączenia sterownika z komputerem wykorzystuje się płyty główne umożliwiające rozdział sygnałów z portu LPT na poszczególne elementy wykonawcze. Sposób podłączenia sterownika do produkowanej przez naszą firmę płyty SSK-MB2 przedstawiono na poniższym diagramie.


Opis portu LPT

Opis portu LPT serwosterownika ES-D808 HBS86

1- PRZEKAŹNIK PK1
2 – CLK X
3 – DIR X
4 – CLK Y
5 – DIR Y
6 – CLK Z
7 – DIR Z
8 – CLK A
9 – DIR A
10 – E-STOP
11 – HOME X, Y, Z, A
12 – LIMIT
13 – CZUJNIK DŁUGOŚCI NARZĘDZIA
14 – KANTHALL/SPINDLE CONTROL
15 – DODATKOWY PIN WEJŚCIOWY 
16 – PRZEKAŹNIK PK2
17 – ENABLE
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 – GND

Schemat podłączenia serwosterownika easy serwo ES-D808 HBS86 Leadshine do płyty głównej SSK-MB2
UWAGA!!!

Podczas uruchamiania obrabiarki należy kolejno włączać: komputer, program, sterownik. Program przejmuje kontrolę nad pinami portu LPT. Przy zamykaniu systemu stosujemy kolejność odwrotną. Uchroni to przed nieoczekiwanymi i niebezpiecznymi ruchami maszyny.

 

ObjawyPrawdopodobna przyczyna usterkiPostępowanie




















Silnik
nie pracuje
Brak zasilania sterownika



Źle dobrana rozdzielczo



Złe ustawienia prądu



Aktywny błąd sterownika



Brak sygnału zezwolenia
Wizualnie sprawdzamy świecenie się poszczególnych diod LED sygnalizujących obecność napięć na urządzeniu. W przypadku stwierdzenia braku jakiegoś napięcia należy odłączyć zasilanie szafy sterowniczej i sprawdzić działanie poszczególnych bezpieczników. Uszkodzone wymieniamy na nowe zgodne z aplikacją systemu.


Wykonujemy korektę ustawień




Dokonujemy korekty.



Sprawdzamy kod generowany przez sterownik. Odczytujemy błąd z opisu w rozdziale 4. Przekroczona wartość napięcia zasilania, zbyt duży prąd na wyjściu sterownika, przekroczenie wartości limitu błędu pozycjonowania.


Sprawdzamy konfigurację pinu wyjściowego Enable w programie wykonawczym (Mach), możliwe, że trzeba będzie zmienić jego stan na przeciwny (Acive Low). Sprawdzamy poprawność połączeń z płytą główną lub sterownikiem PLC.
Silnik kręci się w złym kierunku Fazy silnika mogą być odwrotnie podłączone Przy wyłączonym zasilaniu zamieniamy wyprowadzenia jednej fazy silnika lub zmieniamy kierunek w programie sterującym.

 
Błąd sterownika Złe ustawienia prądu

Zwarcie cewek silnika

Zbyt duża wartość napięcia zasilania.
Dokonujemy korekty.

Możliwe zwarcie na wyjściu sterownika, możliwe uszkodzenie silnika

Sprawdzamy wartość napięcia zasilania.
 
Nieregularny ruch silnika Kable sterujące nieekranowane


Kable sterujące za blisko kabli silników


Złe uziemienie w systemie
Przerwane uzwojenie silnika

Złe podłączenie faz silnika

Do połączeń sterowników z płytą główną, sterownikiem PLC należy stosować kable ekranowane, ekran należy uziemić. Sprawdzamy poprawność uziemienia.



Sprawdzamy odległość między kablami sterującymi a zasilającymi silniki.



Sprawdzamy poprawność uziemienia.
Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy poprawność połączeń silnik ze sterownikiem. Sprawdzamy rezystancję uzwojeń. W razie potrzeby wymieniamy silnik na inny.



Przy wyłączonym zasilaniu sprawdzamy podłączenia silnika. Jeżeli zaobserwujemy nieprawidłowość, korygujemy.

Opóźnienia podczas przyśpieszania silnika Złe ustawienia prądu


Za słaby silnik do aplikacji


Zbyt wysokie ustawienia przyśpieszania


Zbyt niskie napięcie zasilania
Dokonujemy korekty.


Wymieniamy silnik na inny, mocniejszy.


Korygujemy nastawy wykonane w programie Mach3 podczas dostrajania siników lub konfiguratorze ProTuner


Sprawdzamy wartość napięcia zasilania stopni końcowych.

 
Nadmierne grzanie się silnika i sterownika Zbyt słabe odprowadzenie ciepła




Zbyt wysokie ustawienie prądu
Sprawdzamy drożność filtrów wentylacyjnych w szafie sterowniczej i poprawność działania wentylatora.





Wykonujemy korekty.

 

Porady

W przypadku kiedy sterownik HBS86 nie pracuje poprawnie, pierwszym krokiem powinno być sprawdzenie czy problem jest natury elektrycznej czy mechanicznej. Ważne jest, aby dokumentować każdy krok przy rozwiązywaniu problemu. Być może będzie konieczność skorzystania z tej dokumentacji w późniejszym okresie, a szczegóły w niej zawarte w wielkim stopniu pomogą pracownikom naszego Wsparcia Technicznego rozwiązać zaistniały problem. Wiele błędów w systemie sterowania ruchem może być związanych zakłóceniami elektrycznymi, błędami oprogramowania urządzenia sterującego lub błędami w podłączeniu przewodów.
Poniżej przedstawiono tabelę z najpopularniejszymi problemami, z którymi zgłaszają się klienci do naszego Wsparcia Technicznego.